4.3.6. Расчет и выбор посадок с натягом.

Посадки с натягом предназначены ддя получения неподвижных и неразъемных соединений без дополнительного крепления сопрягаемых деталей. Силы трения, возникающие вследствие упругих деформаций при соединении деталей, препятствуют их взаимному смещению и обеспечивают передачу нагрузки.

При выборе посадки с натягом необходимо обеспечить при наименьшем натяге неподвижность соединения и передачу заданной нагрузки, а при наибольшем натяге - прочность сопрягаемых деталей.

Выбор посадки производится на основе расчета по заданной нагрузке и конструкции деталей сопряжения в следующем порядке.

1. По чертежу определяют характер и величину передаваемой нагрузки. Она может быть в виде крутящего момента Мкр, осевой силы Ро или их комбинаций.

Осевая сила возникает в косозубых, червячных и конических передачах. Крутящий момент Мкр определяется по заданной мощности Q и числу оборотов в минуту n.

Мкр = 7162 Q/n

где Q - мощность в л.с., а Мкр - в Н*м.

2. Определяют минимальное нормальное напряжение на поверхности сопряжения рнм, обеспечивающее передачу заданной нагрузки

р_нм ≥

где d - номинальный диаметр поверхности сопряжения; l - длина сопряжения; f - коэффициент трения, принимаемый в пределах 0,07...0,15.

Большие значения принимают для случаев сборки сопряжения с охлаждением вала или нагревом охватывающей детали.

3. Определяют наименьший натяг Nmin, обеспечивающий рнм

Nmin = рнм *d (C_D/E_D + C_d/E_d)

где ED и Ed - модули упругости первого рода для материалов деталей оединения, Н/м²: для стали Е = 20,6 10'° Н/м²; для чугуна Е == 10,3 10¹⁰ Н/м², СD и Cd - коэффициенты жесткости, рассчитываемые по формулам

C_D=[1+(d/d₂)²] / [1-(d/d₂)²] +μ_D

C_D=[1+(D₁/d)²] / [1-(D₁/d)²] -μ_D

где D1 - внутренний диаметр полого вала, м; d2 - наружный диаметр охватывающей детали, м; μD и μd - коэффициенты Пуассона для материалов деталей сопряжения: для стали μ = 0,3, для чугуна μ = 0,25.

4. Определяют наименьший необходимый натяг с учетом шероховатости сопрягаемых деталей. Вследствие смятия выступов шероховатости поверхностей деталей при сборке действительное давление на поверхности сопряжения меньше расчетного, поэтому выбор стандартной посадки производится по табличному натягу Nтабл, учитывающему смятие выступов шероховатостей деталей при сборке

N_табл = Nmin + 1,2(R_ZD +R_Zd)

Высоты неровностей для поверхности деталей выбираются в пределах 3,2...6,3 мкм.

5. Выбирают посадку с натягом из условия

N_табл ≥ Nнм

где N_нм - наименьший натяг для выбранной посадки.

Следует выбирать предпочтительные поля допусков 7-го или 8-го квалитетов.

6. Определяют характеристики посадки по вышеизложенной методике.

7. Производят проверочный расчет деталей на прочность при наибольшем натяге, для чего по величине наибольшего натяга Nнб выбранной посадки определяется:

- наибольшее нормальное напряжение на поверхности сопряжения

р_нб =[ N_нб -1,2(R_ZD +R_Zd)] / d_н (C_D/E_D + C_d/E_d)

- наибольшее тангенциальное напряжение, возникающее в охватывающей детали

σ_D = р_нб [1+(d/d₂)²] / [1-(d/d₂)²]

Наибольшее напряжение в охватываемой детали

σ_D = 2р_нб / [1-(D₁/d)²]

Напряжения σ_D и σ_d не должны превышать предела текучести материала деталей, значения которых для некоторых марок сталей приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Марка стали	Сталь 30	Сталь 35	Сталь 40	Сталь 45
Предел текучести, Н/м2	29*107	31*107	33*107	35*107

Определяется наибольшее касательное напряжение в охватывающей детали

τ_max =р_нб / [1-(d/d₂)²]

Условие прочности

τ_max ≤ (0,4…0,6) σ_т